Округлое, покрытое шипами создание, медленно перемещающееся по морскому дну, кажется воплощением простоты. Морской еж – существо, которое, казалось бы, не таит в себе никаких архитектурных загадок. Однако недавние исследования, опубликованные в журнале Science Advances, показывают: мы кардинально недооценивали этих колючих обитателей глубин. Оказывается, обыкновенный морской еж – это, по сути, мозг, покрытый шипами.
Ученые пришли к удивительному выводу: вся структура морского ежа – это одна гигантская голова. Исследователи описывают это как «мозг всего тела», поскольку у ежей нет многокомпонентного туловища – их нервная система, разветвленная и сложная, буквально разбросана по всему организму. Более того, гены, которые у других животных отвечают за формирование внутренних органов, у морских ежей концентрируются внутри этой единой структуры.
От двусторонней симметрии к мозговой организации
Это открытие вдвойне ошеломляет, если вспомнить об уникальном эволюционном пути морских ежей. Большинство животных, включая человека, обладают двусторонней симметрией: у нас есть правая и левая, зеркально отражающие друг друга стороны. Однако морские ежи, как и их близкие родственники – морские звезды или огурцы, изначально обладают двусторонней симметрией, но затем претерпевают «радикальную метаморфозу». В результате они приобретают пятилучевую, или пятичастную круговую, симметрию.
Изначально команда исследователей из Берлинского музея естественной истории, возглавляемая Джеком Ульрихом-Лютером, поставила перед собой задачу выяснить, как один и тот же геном может породить «два радикально разных плана строения тела». Они проводили тщательный генетический анализ молодых особей, только что завершивших трансформацию, чтобы определить, какие клетки обеспечивают столь резкое изменение.
Но в ходе этого исследования было обнаружено нечто гораздо более необычное – неожиданно развитая сеть нейронных клеток, пронизывающая тело животного.
Нервная система, напоминающая позвоночных
Многие годы считалось, что существа без централизованного мозга – это «простые» организмы, а их нервные структуры представляют собой лишь «простую сеть взаимосвязанных нейронов и ганглиев». Новая находка полностью опровергает это представление.
Нервная система морского ежа – это не хаотичное скопление нейронов, а сложная клеточная сеть, которая, по утверждению исследователей, очень напоминает структуру мозга позвоночных. Более того, новый анализ выявил удивительно разнообразное семейство нейрональных клеток и высокоспециализированных нейропептидов.
По словам ведущего автора исследования Джека Ульриха-Лютера, этот факт «фундаментально меняет наши представления об эволюции сложных нервных систем». Полученные результаты наглядно показывают, что животные, у которых отсутствует традиционная центральная нервная система, тем не менее, способны развить организацию, подобную мозговой.
Видеть без глаз
Самым интригующим элементом этого «цельнокорпусного мозга» стали органы зрения. Оказывается, на своих головах-телах ежи имеют множество светочувствительных клеток, или фоторецепторов. Эти структуры не просто фиксируют свет; они удивительно сложны, поскольку, по-видимому, способны комбинировать различные белки для обнаружения и обработки световых стимулов.
Наличие этих фоторецепторов указывает на ранее неизвестную способность морских ежей видеть. То есть, это существо не просто ориентируется в пространстве – оно воспринимает и обрабатывает световую информацию, используя механизмы, схожие со структурами человеческого глаза.